(57)【要約】【課題】セメントミルク等の固体粒子を含む流体が高圧及び高速で流通しても、圧力測定の精度に影響を及ぼすことなく、高圧圧力計の圧力感知部品である薄肉のゴム製のダイアフラムの摩耗を効果的に抑制することのできるダイアフラム保護部材を提供する。【解決手段】ダイアフラム保護部材２は、耐磨耗性の鋼製であり、円筒状のダイアフラム３の内径と略同一の外径を有する円筒状の隔壁部８と、ダイアフラム３に対して位置決めするための鍔部９とからなる。隔壁部８は、流体の圧力をダイアフラム３に伝えるための複数の貫通孔１０を有する。空洞部１１内を流通する流体の圧力によって、ダイアフラム３が拡径すると、油収容部７内の油を圧力伝達媒体として、流体の圧力の大きさが表示部に伝わり、流体の圧力値が表示される。貫通孔１０の径は、好ましくは４〜１０ｍｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力を測定する圧力計の圧力感知部品であるダイアフラムを保護するためのダイアフラム保護部材であって、上記流体と上記ダイアフラムの間に介在するための隔壁部を備えており、かつ、該隔壁部が、上記流体の圧力を上記ダイアフラムに伝えるための複数の貫通孔を有することを特徴とするダイアフラム保護部材。
【請求項２】
流体の圧力を測定する圧力計の圧力感知部品である略円筒状で内部空間が上記流体の流路であるダイアフラムを保護するためのダイアフラム保護部材であって、上記ダイアフラムの内径と略同一の外径を有し、上記ダイアフラムの内周面に密着した状態で上記流体と上記ダイアフラムの間に介在するための円筒状の隔壁部を備えており、かつ、該隔壁部が、上記流体の圧力を上記ダイアフラムに伝えるための複数の貫通孔を有することを特徴とするダイアフラム保護部材。
【請求項３】
上記隔壁部が、金属、セラミックス、樹脂からなる群より選ばれる材質からなる請求項１又は２に記載のダイアフラム保護部材。
【請求項４】
上記隔壁部の一端に、上記ダイアフラムに対して位置決めするための鍔部を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイアフラム保護部材。
【請求項５】
上記隔壁部の上記貫通孔の径が、４〜１０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイアフラム保護部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧送される流体の圧力を測定する圧力計の圧力感知部品であるダイアフラムを保護するためのダイアフラム保護部材に関し、特に、セメントミルク等の固体粒子を含むスラリーを、高圧ホースによって地盤掘削地点に導いて地盤内に注入する際に、高圧ホースの削孔マシン近傍に配設される高圧圧力計のダイアフラムを、スラリーに含まれる粗い固体粒子の衝突から保護し、摩耗の進行を抑制するためのダイアフラム保護部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、掘削用ロッドを備えたボーリングマシンを用いて、所定の深さまで掘削するとともに、掘削用ロッドの下端から、セメントミルク等を地盤内に高圧噴射（注入）して、地盤を改良することが行われている。この種のボーリングマシンは、セメントミルク等の地盤改良材を噴射エネルギーによって地盤内の一定の広さ（水平方向の面積）に行き渡らせるように構成されている。したがって、噴射圧力を所定の範囲内に調整しかつ維持することは、上述の作業において、非常に重要である。
【０００３】
ここで、セメントミルク等の地盤改良材の噴射圧力は、通常、高圧ホースの途中に配設した高圧圧力計によって測定され、その経時的変化が監視される。
高圧圧力計は、例えば５０ＭＰａ程度の耐圧性能を有する圧力計であり、通常、流体の圧力を受けて変位を生じるダイアフラムと、ダイアフラムの変位量をセンサに伝えるための油（圧力伝達媒体）と、この油の油圧の変化を検出し、流体の圧力値として表示する表示部等を備えている。
ダイアフラムは、高圧圧力計の外形の一部を形成するゲージプロテクター内にあって、圧力測定対象となる流体の流路を形成するゴム製の円筒状の管体であり、流体の圧力の増大に伴って拡径することによって、該ゴム製の円筒状の管体とゲージプロテクターの間に充填されている油に圧力を伝達し、その油圧に応じて、表示部であるダイヤルゲージの針に、その流体の圧力を表示させるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セメントミルク等の地盤改良材は、セメント系固化材等の固体粒子が混在したスラリーであるため、円筒状のゴム製のダイアフラム内の流路を圧送される際に、固体粒子が研磨材のような役割を果たして、ダイアフラムの内周面を研磨して摩耗させ、場合によってはダイアフラムを破損するに至る。こうして摩耗または破損したダイアフラムは、補修または交換作業を必要とし、施工時間のロスを生じさせて、作業能率を低下させる。また、ダイアフラムの摩耗等によって地盤改良材の中に混入したゴムの小片は、地盤改良材の噴射ノズルの目詰まりを引き起こすことがある。さらに、摩耗が激しいダイアフラムは、地盤改良材の圧力測定の精度を低下させる。
【０００５】
このように、ダイアフラムの摩耗や破損は、作業能率の低下等を招くので、抑制または防止のための方策が望まれている。しかし、ダイアフラムを保護する部材は、従来提案された例がなかった。
したがって、本発明は、セメントミルク等の固体粒子を含むスラリーが高圧及び高速で流通しても、圧力測定の精度に影響を及ぼさずに、高圧圧力計の圧力感知部品であるダイアフラムの摩耗を効果的に抑制することのできるダイアフラム保護部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、高圧及び高速で流通するセメントミルク等の流体と、薄肉のゴム等の材質からなるダイアフラムの間に、複数の適宜の径の貫通孔を有する壁体からなるダイアフラム保護部材を介在させれば、このダイアフラム保護部材の貫通孔を通じて流体がダイアフラムを加圧し、流体の圧力を測定精度に支障を来たすことなく測定することができると共に、流体に含まれる固体粒子の衝突によるダイアフラムの摩耗を大幅に抑制することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明（請求項１）のダイアフラム保護部材は、圧送されるセメントミルク等の流体の圧力を測定する圧力計の圧力感知部品であるダイアフラムを保護するための部材であって、上記流体と上記ダイアフラムの間に介在するための隔壁部を有し、かつ、該隔壁部が、上記流体の圧力を上記ダイアフラムに伝えるための複数の貫通孔を有することを特徴とする。
【０００８】
上記ダイアフラム保護部材は、典型的には、流体を流通させるための内部空間を有する略円筒状のダイアフラムを保護するものである。
すなわち、本発明のダイアフラム保護部材の典型的な実施形態例は、流体の圧力を測定する圧力計の圧力感知部品である略円筒状で内部空間が上記流体の流路であるダイアフラムを保護するための部材であって、上記ダイアフラムの内径と略同一の外径を有し、上記ダイアフラムの内周面に密着した状態で上記流体と上記ダイアフラムの間に介在するための円筒状の隔壁部を備えており、かつ、該隔壁部が、上記流体の圧力を上記ダイアフラムに伝えるための複数の貫通孔を有するものである（請求項２）。
上記隔壁部は、例えば、金属（例えば、耐摩耗性に優れた鋼）、セラミックス、樹脂（例えば、合成樹脂）からなる群より選ばれる材質からなるものである（請求項３）。
上記ダイアフラム保護部材は、上記隔壁部の一端に、上記ダイアフラムに対して位置決めするための鍔部を有することができる（請求項４）。
上記隔壁部の上記貫通孔の径は、好ましくは４〜１０ｍｍである（請求項５）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のダイアフラム保護部材によれば、セメントミルク等の固体粒子を含む流体が高圧及び高速で流通しても、圧力測定の精度に影響を及ぼさずに、高圧圧力計の圧力感知部品であるダイアフラムの摩耗を効果的に抑制することができる。
したがって、本発明のダイアフラム保護部材を用いれば、ダイアフラムの摩耗がほとんど生じなくなり、従来のようにダイアフラムの補修や交換作業によって作業能率を低下させることはない。また、ダイアフラムの摩耗等によるゴム小片の流体（スラリー）中への混入が生じなくなり、噴射ノズルの目詰まりを引き起こすこともない。さらに、ダイアフラムの摩耗の程度が軽微なものに留まるため、流体の圧力測定の精度を常に高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、本発明のダイアフラム保護部材の一例を説明する。
図１は、本発明のダイアフラム保護部材の一例を含む高圧圧力計を、流体の流路の軸線を通る面で鉛直方向に切断した状態を部分的に示す断面図、図２は、図１中のダイアフラム保護部材を示す正面図、図３は、図２中のＡ−Ａ線で切断した状態を示す断面図、図４は、図１に示す高圧圧力計を含む圧力測定装置を示す正面図である。
【００１１】
図１は、表示部（ダイヤルゲージ）等を除く高圧圧力計１の部分構造を示すものである。高圧圧力計１は、ゴム製の略円筒状のダイアフラム３と、ダイアフラム３の内周面に密着した状態で装着される略円筒状のダイアフラム保護部材２と、ダイアフラム３の両端の鍔部３ｂを支持しかつ高圧圧力計１の外形の一部を形成するゲージプロテクター４と、ゲージプロテクター４の両端面に取り付けられるゲージプロテクターカバー５とを備えている。
このうち、ダイアフラム３は、円筒状に形成された本体部３ａと、本体部３ａの両端に形成された鍔部３ｂとからなる。ダイアフラム３は、その鍔部３ｂがゲージプロテクター４の係止爪に係止されることによって、ゲージプロテクター４に固定される。
【００１２】
ゲージプロテクター４は、ダイアフラム３の外周面との間に空洞部分である油収容部７を有しており、この油収容部７内に油を充填することによって、ゲージプロテクター４の上方のダイヤルゲージ（図１には図示せず。図４中の符号１５参照）に油圧を伝え、セメントミルクの圧力を表示できるようになっている。
ゲージプロテクターカバー５は、円筒状の本体部５ａの一端に、複数のボルト挿通孔１３を有する環状の鍔部５ｂを形成させたものであって、ゴムパッキン６を介してゲージプロテクター４の端面に当接し、ボルト挿通孔１３，１４にボルト（図示せず）を螺入することによって、ゲージプロテクター４に固定される。
図１中のゲージプロテクター４の右側の端面についても、左側の端面と同様に、ゴムパッキンを介してゲージプロテクターカバーが取り付けられる。
なお、ゲージプロテクターカバー５の空洞部１２は、鍔部５ｂの側に向かって次第に縮径するように形成されており、これに対応した形状を有する連結具２６（図５参照）等を介して、隣接する記録式高圧圧力計２１（図４参照）または高圧ホースに接続される。
【００１３】
ダイアフラム保護部材２は、図１〜図３に示すように、複数の貫通孔１０を有する円筒状の隔壁部８と、隔壁部８の一端にて折曲して外方に形成された環状の板状体である鍔部９とからなる。なお、セメントミルクの流通によってダイアフラム保護部材２の位置が流路の軸方向にずれるのを防止するために、鍔部９は、上流側に位置させることが望ましい。
貫通孔１０の径は、好ましくは４〜１０ｍｍ、より好ましくは４〜８ｍｍである。径が４ｍｍ未満では、セメントミルクの圧力を高精度で測定することが困難になることがある。径が１０ｍｍを超えると、貫通孔１０内に入ってダイアフラム３に衝突する固体粒子の数が多くなり、ダイアフラム３の摩耗を十分に抑制することが困難になることがある。
なお、本明細書中において、「貫通孔の径」とは、貫通孔が円形である場合には直径を意味し、貫通孔が円形以外の形状（例えば、楕円）である場合には、長径（最大寸法）を意味する。
【００１４】
貫通孔１０の数は、ダイアフラム保護部材２の寸法によっても異なるが、ダイアフラム保護部材２の長手方向に、好ましくは３〜１０個、より好ましくは４〜８個であり、ダイアフラム保護部材２の円周方向に、好ましくは３〜１２個、より好ましくは４〜１０個である。長手方向の数が３個未満、または円周方向の数が３個未満では、セメントミルクの圧力を高精度で測定することが困難になることがある。長手方向の数が１０個を超えるか、または円周方向の数が１２個を超えると、ダイアフラム３に衝突する固体粒子の数が多くなり、ダイアフラム３の摩耗を十分に抑制することが困難になることがある。
貫通孔１０は、通常、図１に示すように、ダイアフラム保護部材２の軸線に対して９０度（垂直）の方向に穿設される。
ただし、ダイアフラム保護部材２の隔壁部８の厚さが比較的大きい場合には、ダイアフラム保護部材２の軸線に対して、上流方向を基準（０度）として９０度未満（例えば、５０〜８０度）の角度になるように斜めに貫通孔１０を穿設してもよい。
【００１５】
ダイアフラム保護部材２の寸法は、ダイアフラム３の寸法に合わせて定められ、通常、長さが７０〜１００ｍｍ、外径が２０〜５０ｍｍである。
ダイアフラム保護部材２の隔壁部８の厚さは、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上である。厚さが１ｍｍ未満では、貫通孔１０内に入ってダイアフラム３に衝突する固体粒子の数が多くなり、ダイアフラム３の摩耗を十分に抑制することが困難になることがある。
隔壁部８の厚さの上限値は、特に限定されないが、通常、５ｍｍ以下である。
ダイアフラム保護部材２の材質としては、鋼、ＳＵＳ等の金属の他、セラミックス、樹脂（例えば、合成樹脂）等が挙げられる。
中でも、鋼は、耐摩耗性に優れるため、好ましく用いられる。
【００１６】
本発明のダイアフラム保護部材２を装着した高圧圧力計１は、例えば、図４に示すように圧力測定装置３０の構成部分として用いることができる。
図４中、セメントミルクの供給源（図示せず）から高圧でセメントミルクを圧送してくる高圧ホース２４には、記録式の高圧圧力計２１が接続されている。記録式の高圧圧力計２１のセメントミルク排出口側には、連結具２６を介してダイヤルゲージ式の高圧圧力計１が接続されている。ダイヤルゲージ式の高圧圧力計１のセメントミルク排出口側には、高圧ホース２５が接続されている。高圧圧力計１に接続する側とは反対側の高圧ホース２５の端部には、スイベル・ロッドを介して噴射ノズル（図示せず）が装着されており、セメントミルクを地盤内に噴射するようになっている。
【００１７】
ここで、記録式の高圧圧力計２１は、ダイヤルゲージ式の高圧圧力計１と同様に、図１〜図３に示す部分構造を有している。ただし、記録式の高圧圧力計２１は、ダイヤルゲージ式の高圧圧力計１とは異なり、セメントミルクの圧力を圧力センサ２２にて伝送可能なデータに変換し、このデータをケーブル２３を介して記録装置（図示せず）に送り、経時的な圧力変化を連続的に記録し保存するようになっている。
ダイヤルゲージ式の高圧圧力計１は、ダイヤルゲージ式の表示部１５を備えており、作業員が圧力の確認に来たときに、その時点における圧力値を目視により容易に確認することができるようになっている。
ダイアフラム保護部材２は、高圧圧力計１、２１の各々に装着されているので、高圧ホース２４内を圧送されてきたセメントミルク中の固体粒子による高圧圧力計１、２１内のダイアフラム３の摩耗を効果的に抑制することができ、ダイアフラム３の補修や交換を行なうことなく、長期間（例えば、半年以上）に亘って圧力測定装置３０の運転状態を良好に保つことができる。
【実施例】
【００１８】
［実施例１］
図２及び図３に示すように、円筒状の隔壁部８の周面に対し、直径４．５ｍｍの孔１０を長手方向に６個、円周方向に８個の合計４８個穿設し、かつ、隔壁部８の一端に鍔部９を形成させてなる耐摩耗性の鋼製のダイアフラム保護部材２を用意した。図１に示すように、このダイアフラム保護部材２を、高圧圧力計１のダイアフラム３の一端から挿入して、内周面上を摺動させることによって装着した。なお、ダイアフラム保護部材２の隔壁部８の寸法は、長さが８２ｍｍ、外径が２７ｍｍ、厚さが２．５ｍｍであった。
厚さ１．５ｍｍのゴムパッキン６を介して、ゲージプロテクターカバー５をゲージプロテクター４の端面に当接させた後、ボルト挿通孔１３，１４にボルトを螺入して、ゲージプロテクターカバー５を取り付けた。
【００１９】
次いで、図４に示すように、セメント系固化材を含むスラリー（セメントミルク）を圧送するための高圧ホース２４，２５と、高圧圧力計１，２１を含む圧力測定装置３０とを連結して、高圧噴射撹拌装置に使用されるセメントミルクの供給路を完成させた。高圧ホース２４，２５の長さは各々、３０ｍ、５ｍであった。そして、高圧ホース２４の上流側の端部に接続された超高圧ポンプを用いて、セメントミルクを圧送圧力４１ＭＰａにて圧送した。
圧送されたセメントミルクは、地表面上において、高圧ホース２４、圧力測定装置３０、高圧ホース２５内を通過した後、掘削現場にてボーリングマシン（高圧噴射撹拌装置）のロッドに沿って地中の所定の深さにまで達する高圧ホース２５内を下降し、高圧ホース２５の下端部に装着した噴射ノズルから地盤内に噴射された。この際、圧力測定装置３０の高圧圧力計１の測定値は、４０ＭＰａであった。
高圧圧力計１の測定値は、圧送ホース２４の長さ（３０ｍ）分の圧力損失を考慮すると妥当な値であり、ダイアフラム保護部材２がセメントミルクの圧力測定にほとんど影響を与えないことを示している。
高圧圧力計１，２１を含む圧力測定装置３０を用いて、上述と同様の地盤改良工事を継続的に約半年間行なった後、ダイアフラム３の摩耗の程度を目視で観察したところ、摩耗は軽微であり、ダイアフラム３を交換する必要はなかった。
【００２０】
［比較例１］
ダイアフラム保護部材２を用いない他は実施例１と同様にして、地盤改良工事を行なった。高圧圧力計１の測定値は、４０ＭＰａであった。地盤改良工事を継続的に行なったところ、約１〜２ヶ月に１回、ダイアフラム３を交換することが必要であった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のダイアフラム保護部材の一例を含む高圧圧力計を、流体の流路の軸線を通る面で鉛直方向に切断した状態を部分的に示す断面図である。
【図２】図１中のダイアフラム保護部材を示す正面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線で切断した状態を示す断面図である。
【図４】図１に示す高圧圧力計を含む圧力測定装置を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    ダイヤルゲージ式高圧圧力計（検出部）
２    ダイアフラム保護部材
３    ダイアフラム
３ａ    本体部
３ｂ    鍔部
４    ゲージプロテクター
５    ゲージプロテクターカバー
５ａ    本体部
５ｂ    鍔部
６    ゴムパッキン
７    油収容部
８    円筒状の隔壁部
９    鍔部
１１，１２    空洞部
１３，１４    ボルト挿通孔
１５    表示部
２１    記録式高圧圧力計
２２    圧力センサ
２３    ケーブル
２４，２５    高圧ホース
２６    連結部
３０    圧力測定装置
【図１】
2005055225.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005055225.tif 000006